Lüliti vajutus – ja pime ruum muutus hetkega, nähtavale tulid interjööri pisimate elementide detailid. Nii levib väikesest seadmest saadav energia hetkega laiali, ujutades kõik ümbritseva valgusega. Mis paneb sind nii võimsat kiirgust looma? Vastus peitub valgustusseadme nimes, mida nimetatakse hõõglambiks.
Esimeste valguselementide loomise ajalugu
Esimeste hõõglampide päritolu ulatub 19. sajandi algusesse. Õigemini, lamp ilmus veidi hiljem, kuid plaatina ja süsiniku varraste sära mõju elektrienergia toimel on juba täheldatud. Teadlaste ees kerkis kaks keerulist küsimust:
- kõrge takistusega materjalide leidmine, mis on võimelised voolu mõjul kuumenema valgust kiirgava olekuni;
- Materiaali kiire põlemise vältimine õhus.
Uuringud javene teadlase Aleksandr Nikolajevitš Lodõgini ja ameeriklase Thomas Edisoni leiutised.
Lodygin soovitas kasutada hõõglambina süsinikvardaid, mis olid suletud kolvis. Disaini puuduseks oli õhu väljapumpamise raskus, mille jäänused aitasid kaasa varraste kiirele põlemisele. Kuid ikkagi põlesid tema lambid mitu tundi ning arendused ja patendid said aluseks vastupidavamate seadmete loomisele.
Ameerika teadlane Thomas Edison, olles tutvunud Lodygini töödega, valmistas tõhusa vaakumkolvi, millesse asetas bambuskiust valmistatud süsinikniidi. Edison varustas lambialuse ka tänapäevastele lampidele omase keermestatud ühendusega ning leiutas palju elektrilisi elemente, näiteks: pistik, kaitsme, pöördlüliti ja palju muud. Edisoni hõõglambi efektiivsus oli väike, kuigi see võis töötada kuni 1000 tundi ja sai praktilist kasutust.
Hiljem tehti ettepanek kasutada süsinikelementide asemel tulekindlaid metalle. Kaasaegsetes hõõglampides kasutatava volframhõõgniidi patenteeris ka Lodygin.
Seade ja lambi tööpõhimõte
Hõõglambi disain pole põhimõtteliselt muutunud enam kui sada aastat. See sisaldab:
- Hermeetiliselt suletud kolb, mis piirab tööruumi ja on täidetud inertgaasiga.
- Sokli, millel onspiraalse kujuga. See hoiab lampi pesas ja ühendab selle elektriliselt voolu juhtivate osadega.
- Juhid, mis juhivad voolu alusest spiraali ja hoiavad seda.
- Hõõglambi spiraal, mille kuumutamine tekitab valgusenergia emissiooni.
Kui elektrivool läbib mähist, soojeneb see koheselt kõrgeimate temperatuurideni kuni 2700 kraadini. Selle põhjuseks on asjaolu, et spiraalil on suur voolutakistus ja selle takistuse ületamiseks kulub palju energiat, mis eraldub soojusena. Kuumus soojendab metalli (volfram) ja see hakkab kiirgama valguse footoneid. Tänu sellele, et kolb ei sisalda hapnikku, ei oksüdeeru volfram kuumutamisel ega põle läbi. Inertgaas hoiab ära kuumade metalliosakeste aurustumise.
Milline on hõõglambi efektiivsus
Tõhusus näitab, mitu protsenti kulutatud energiast muudetakse kasulikuks tööks ja mis mitte. Hõõglambi puhul on kasutegur madal, kuna ainult 5-10% energiast läheb valguse kiirgamiseks, ülejäänu eraldub soojusena.
Esimeste hõõglampide efektiivsus, kus süsinikvarras täitis hõõgniidi rolli, oli tänapäevaste seadmetega võrreldes veelgi madalam. See on tingitud konvektsioonist tingitud lisakadudest. Spiraalfilamentidel on nende kadude protsent väiksem.
Hõõglambi efektiivsus sõltub otseselt spiraali kuumenemistemperatuurist. Standardina soojeneb 60 W lambi mähis kuni 2700 ºС, klsee efektiivsus on vaid 5%. Pinge tõstmisega on võimalik kütteväärtust tõsta 3400 ºС-ni, kuid see vähendab seadme eluiga rohkem kui 90%, kuigi lamp paistab eredam alt ja kasutegur tõuseb 15%ni.
On vale arvata, et lambi võimsuse suurenemine (100, 200, 300 W) toob kaasa efektiivsuse tõusu ainult seetõttu, et seadme heledus on suurenenud. Lamp hakkas eredam alt paistma tänu spiraali enda suuremale võimsusele ja tänu suuremale valgusvõimsusele. Kuid ka energiakulud on kasvanud. Seetõttu jääb 100 W hõõglambi kasutegur samuti 5–7% piiresse.
Hõõglampide sordid
Hõõglambid on erineva kujundusega ja funktsionaalse otstarbega. Need on jagatud valgustusseadmeteks:
- Üldine kasutus. Nende hulka kuuluvad erineva võimsusega koduseks kasutamiseks mõeldud lambid, mis on ette nähtud 220 V võrgupingele.
- Dekoratiivne disain. Neil on ebastandardset tüüpi kolvid küünalde, kerade ja muu kujuga.
- Valgustuse tüüp. Madala võimsusega värvilised lambid värvilise valgustuse jaoks.
- Kohalik sihtkoht. Ohutu pingeseadmed kuni 40 V. Neid kasutatakse tootmislaudadel, tööpinkide töökohtade valgustamiseks.
- Peegelkattega. Lambid, mis loovad suunavalgust.
- Signaali tüüp. Kasutati erinevate seadmete armatuurlaual töötamiseks.
- Transpordiks. Lai valik kõrgendatud kulumiskindluse ja töökindlusega lampe. Sellel on kasutajasõbralik disain kiireks asendamiseks.
- Prožektorite jaoks. Suurendatud võimsusega lambid, mis ulatuvad kuni 10 000 W.
- Optiliste seadmete jaoks. Filmiprojektorite ja sarnaste seadmete lambid.
- Kommutaator. Kasutatakse mõõtevahendite digitaalkuva segmentidena.
Hõõglampide positiivsed ja negatiivsed küljed
Hõõglambi tüüpi valgustusseadmetel on oma omadused. Positiivsed on järgmised:
- pooli hetkesüüte;
- keskkonnaohutus;
- väike;
- õiglane hind;
- võimalus luua erineva võimsuse ja tööpingega nii vahelduv- kui alalispingega seadmeid;
- rakenduse mitmekülgsus.
Negatiivseks:
- madala efektiivsusega hõõglamp;
- vastuvõtlikkus elupäästvatele voolupingetele;
- lühike tööaeg kuni 1000;
- lampide tuleoht pirni tugeva kuumenemise tõttu;
- habras disain.
Muud tüüpi valgustid
On valgustuslampe, mille põhimõte erineb põhimõtteliselt hõõglampide tööst. Nende hulka kuuluvad gaaslahendus- ja LED-lambid.
Kaar- või gaaslahenduslampe on palju, kuid need kõik põhinevad gaasi hõõgumisel, kui elektroodide vahel tekib kaar. Sära ilmneb ultraviolettkiirguse spektris, mis seejärel muudetakse inimsilmale nähtavaks.läbides fosforkatte.
Gaaslahenduslambis toimuv protsess hõlmab kahte tööetappi: kaarlahenduse loomist ning gaasi ionisatsiooni ja hõõgumise säilitamist pirnis. Seetõttu on kõikidel sellistel valgustusseadmetel voolujuhtimissüsteem. Luminofoorseadmete efektiivsus on suurem kui hõõglampidel, kuid need ei ole ohutud, kuna sisaldavad elavhõbedaauru.
LED-valgustusseadmed on kõige kaasaegsemad süsteemid. Hõõglambi ja LED-lambi efektiivsus on võrreldamatu. Viimases ulatub see 90%-ni. LED-i tööpõhimõte põhineb teatud tüüpi pooljuhtide hõõgumisel pinge mõjul.
Mis hõõglambile ei meeldi
Tavalise hõõglambi eluiga lüheneb, kui:
- Pinge võrgus on pidev alt nominaalsest ülehinnatud, mille jaoks valgustusseade on mõeldud. Selle põhjuseks on küttekeha töötemperatuuri tõus ja selle tulemusena suurenenud metallisulami aurustumine, mis põhjustab selle rikke. Kuigi hõõglambi efektiivsus on suurem.
- Raputage lampi töötamise ajal järsult. Kui metalli kuumutatakse sulamislähedasse olekusse ja spiraali pöörete vaheline kaugus aine paisumise tõttu väheneb, võib igasugune mehaaniline järsk liikumine põhjustada silmale märkamatu pööretevahelise vooluringi. See vähendab mähise üldist takistust voolule, aitab kaasa selle suuremale kuumenemisele ja kiireleläbipõlemine.
- Vesi satub kuumutatud kolbi peale. Löögikohas tekib temperatuuride erinevus, mis põhjustab klaasi purunemise.
- Puudutage sõrmedega halogeenlambi pirni. Halogeenlamp on hõõglambi tüüp, kuid sellel on oluliselt suurem valgus- ja soojusvõimsus. Puudutades jääb kolvile sõrmelt nähtamatu rasvane plekk. Temperatuuri mõjul põleb rasv ära, moodustades süsiniku ladestusi, mis takistavad soojusülekannet. Selle tulemusena hakkab klaas kokkupuutepunktis sulama ja võib lõhkeda või paisuda, häirides gaasirežiimi sees, mis viib spiraali läbipõlemiseni. Halogeenhõõglampide efektiivsus on suurem kui tavalistel.
Kuidas lampi vahetada
Kui lamp on läbi põlenud, kuid pirn ei ole kokku kukkunud, saate selle pärast täielikku jahtumist välja vahetada. Sel juhul lülitage toide välja. Lambi sissekeeramisel ei pea silmi selle suunas suunama, eriti kui elektrit pole võimalik välja lülitada.
Kui pirn lõhkes, kuid säilitas oma kuju, on soovitatav võtta puuvillane riie, voltida see mitmeks kihiks ja lambi ümber mähkides proovida klaas eemaldada. Järgmiseks keerake isoleeritud käepidemetega tangide abil alus ettevaatlikult lahti ja keerake sisse uus lamp. Kõik toimingud tuleb läbi viia väljalülitatud toite korral.
Järeldus
Vaatamata sellele, et hõõglambi kasutegur on väike protsent ja sellel on aina rohkem konkurente, on see aktuaalne paljudes eluvaldkondades. Seal on isegi vanim lambipirn, mis töötab pidev alt rohkem kui sada aastat. Kas see pole mitte kinnitus ja jäädvustus maailma muutmise püüdleva inimese geniaalsusele?
